Кафедра 21 "Физика плазмы"

 

ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В МЕДИЦИНЕ

(для группы Т7-35)

1 неделя.

Тема 1. Основные понятия физики плазмы и задачи курса.

Плазма - четвертое состояние вещества. Основные различия между ионизованным газом и плазмой. Лабораторная плазма: диапазон достигнутых значений концентрации заряженных частиц и температуры. Квазинейтральность плазмы. Введение понятий (с простым физически наглядным выводом формул) плазменной частоты и дебаевского радиуса. Эффект экранировки электрического поля в плазме. Идеальность плазмы.

2 неделя.

Тема 2. Элементарные процессы взаимодействия в плазме.

Упругие и неупругие взаимодействия между отдельными частицами в плазме. Дифференциальное и полное сечения взаимодействий, длина свободного пробега, прицельный параметр. Элементарные неупругие процессы в плазме: ионизация и рекомбинация, возбуждение и девозбуждение, ассоциация и диссоциация, перезарядка.

3 неделя.

оль неупругих процессов в получении параметров плазмы и основные пути, по которым реализуются эти процессы (тройная рекомбинация, многоступенчатая ионизация, возбуждение электронным ударом и т.д.).  Элементарные процессы, происходящие с излучением электро-магнитной волны или её поглощением. Оптически тонкая и толстая плазма.

4 неделя.

Тема 3. Равновесие в плазме.

Упругие столкновения заряженных частиц. Роль далеких кулоновских взаимодействий в рассеянии электронов на ионах, кулоновский логарифм.

Термодинамическое равновесие, локальное термодинамическое равновесие, термическое равновесие. Понятие температуры для плазмы, максвелловское распределение частиц по скоростям и энергиям. Роль взаимодействия между основными типами частиц в плазме (ионы, электроны и атомы) в установлении того или иного типа частичного равновесия, время установления равновесия.

5 неделя.

Ионизационное равновесие, формула Саха. Процессы переноса в плазме.

6 неделя.

Тема 4. Диэлектрические свойства плазмы.

Выражения для диэлектрической проницаемости (и показателя преломления) с учетом столкновений и наличии магнитного поля в плазме. Влияние столкновений электронов с ионами и атомами на распространение электромагнитного излучения в плазме. Различия в характере взаимодействия электромагнитной  волны с плазмой в зависимости от соотношения между тремя частотами: плазменной частотой, частотой электромагнитного излучения и частотой столкновений. Плазма - диэлектрик, плазма - проводник.

7 неделя.

Эффекты взаимодействия электромагнитного излучения с плазмой (поглощение, отражение, отклонение, изменение фазы и поляризационного состояния прошедшего излучения, комптоновское рассеяние) и их использование для определения параметров плазмы. Интерферометрия плазмы, как важнейший источник получения информации о низкотемпературной плазме. Зависимость чувствительности измерений от типа применяемого интерферометра, длины волны источника зондирующего излучения и способа регистрации. Практические аспекты создания такого рода аппаратуры.

8-неделя.

Тема 5. Дрейф плазмы в полях.

Движение отдельных заряженных частиц в магнитном поле. Магнитный момент частицы. Фокусирующее действие магнитного поля. Дрейфовое приближение. Различные типы дрейфового движения (дрейф в постоянном магнитном поле, в неоднородных магнитных полях, в электрическом поле и скрещенных полях). Инвариантность магнитного момента.

9-неделя.

Возникновение тока в плазме или направленного движения плазмы в зависимости от типа дрейфа и практическое применение в плазменной аппаратуре.

10 неделя

Тема 6. Электрический разряд в газе.

Проводимость газового промежутка и отклонение от закона Ома при протекании тока через газ. Особенности вольтамперной характеристики обобщенного газового разряда. Самостоятельный и несамостоятельный газовые разряды. Условия возникновения самостоятельного разряда (кривая Пашена), влияние параметров внешней цепи на стабильность его протекания.

11-неделя.

Тлеющий разряд и его особенности. Практическое его применение.

Дуговые разряды высокого и низкого давления.

12-неделя.

Тема 7. Методы исследования плазмы.

Электрические и магнитные зонды для измерения локальных параметров низкотемпературной плазмы. Возмущения, вносимые ими в плазму. Спектроскопическое определение параметров плазмы. Общие достоинства и недостатки.

13-неделя.

Зондирование плазмы внешним источником излучения (лазером). Типы лазеров применяемых в диагностике плазмы (твердотельные, газовые). Их основные особенности, достоинства и недостатки. Плазма газового разряда - как активная среда лазеров, применяемых в медицине.

14-неделя.

Тема 8. Техника плазменной хирургии.

Плазмотроны атмосферного давления. Принципы действия. Получение остронаправленных потоков плазмы. Параметры получаемой плазмы.

 15-неделя.

Тема 9. Воздействие плазменной струи на человеческий организм.

Термическое воздействие струи плазменного скальпеля на биологические ткани. Особенности воздействия в двух основных режимах работы (резки и поверхностной коагуляции). Преимущества по сравнению с металлическим хирургическим скальпелем: асептичность, абластичность, более низкая степень риска тромбо-геморрагических осложнений.

16-неделя.

Практика и перспективы использования плазменных технологий в хирургии мирного и военного времени.

 

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

1.	533/Р-69		М.К.Романовский. Элементарные процессы и взаимодействие частиц в высокотемпературной плазме. М., МИФИ, 1984.
2.**				С.К.Жданов, В.А.Курнаев, М.К.Романовский, И.В.Цветков. Основы физических процессов в плазме и плазменных установках. М., МИФИ, 2000.

 

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

 

1.	533/Ч-48		В.Е.Черковец. Физика приэлектродных явлений. М., МИФИ, 1994
2.		533/Д-44	Диагностика термоядерной плазмы.  Под ред. С.Ю.Лукьянова. М.,  Энергоатомиздат, 1985

 

*  -  книга находится в читальном зале

** -  книги нет в библиотеке МИФИ